Оптимизация процессов ионного травления в микро- и наноэлектронике путем воздействия на энергетический спектр ионов
Халилуллин Р.Р.1, Кузьменко В.О.1, Мяконьких А.В.1
1НИЦ "Курчатовский институт" --- Отделение физико-технологических исследований им. К.А. Валиева, Москва, Россия
Email: khalilullin@ftian.ru
Поступила в редакцию: 28 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 18 июля 2025 г.
Принята к печати: 30 июля 2025 г.
Выставление онлайн: 5 декабря 2025 г.
Исследованы возможности оптимизации процессов атомно-слоевого травления через управление энергетическим спектром ионов в индуктивно связанной плазме аргона и его смесей с ксеноном. Разработана гибридная модель в программе COMSOL на основе данных зондовой диагностики. Увеличение амплитуды напряжения смещения линейно повышает среднюю энергию ионов, а рост частоты сужает энергетический спектр ионов. Добавка Xe снижает скорость распыления кремния, что может быть использовано для увеличения синергии в процессе атомно-слоевого травления. Максимальная скорость достигается в чистой аргоновой плазме, однако широкое распределение по энергиям повышает риск повреждений. Результаты демонстрируют возможность получения функции распределения ионов по энергиям для минимизации паразитного распыления в процессах атомно-слоевого травления. Ключевые слова: атомно-слоевое травление, индуктивно связанная плазма, функция распределения ионов по энергиям, ВЧ смещение, плазма Ar, смесь Ar/Xe, распыление.
- M. Bogdanova, D. Lopaev, T. Rakhimova, D. Voloshin, A. Zotovich, S. Zyryanov. Plasma Sourc. Sci. Technol., 30, 075020 (2021). DOI: 10.1088/1361-6595/abf71b
- A. Fisher, Th. Lill. Phys. Plasma, 30, 080601 (2023). DOI: 10.1063/5.0158785
- E.N. Voronina, A.A. Sycheva, D.V. Lopaev, T.V. Rakhimova, A.T. Rakhimov, O.V. Proshina, D.G. Voloshin, S.M. Zyryanov, A.I. Zotovich, Yu.A. Mankelevich. Plasma Proc. Polymer, 17 (2), 1900165 (2020). DOI: 10.1002/ppap.201900165
- A.A. Sycheva, E.N. Voronina, T.V. Rakhimova, L.S. Novikov, A.T. Rakhimov. J. Vac. Sci. Technol., 38, 053004 (2020). DOI: 10.1116/6.0000389
- S. Robertson, Z. Sternovsky. J. Phys. Rev. E, 67 (2003). DOI: 10.1103/PhysRevE.67.046405
- T.V. Rakhimova, O.V. Braginsky, V.V. Ivanov, T.K. Kim, J.T. Kong, A.S. Kovalev. IEEE Transactions Plasma Sci., 34 (3), 867 (2006). DOI: 10.1109/TPS.2006.875849
- E.V. Shun'ko. Langmuir probe in theory and practice (Universal Publishers, Boca Raton, 2008), 245 p
- F.F. Chen. Plasma Sourc. Sci. Technol., 18, 035012 (2009). DOI: 10.1088/0963-0252/18/3/035012
- V. Kuzmenko, Y. Lebedinskij, A. Miakonkikh, K. Rudenko. Vacuum, 207, 111585 (2023). DOI: 10.1016/j.vacuum.2022.111585
- В.О. Кузьменко, А.В. Мяконьких, Р.Р. Халилуллин. Моделирование функции распределения ионов по энергиям в процессах плазменного травления (МИРЭА, ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ (ПМТ-2024), МИРЭА, Росс. технол. ун-т, М., 2024), с. 352--356
- COMSOL 5.4. Plasma Module User Guide, COMSOL corp., 2018
- A.V. Phelps. J. Physics B: Atomic, Molecular Opt. Phys., 33 (16), 2965 (2000). DOI: 10.1088/0953-4075/33/16/303
- V. Puech, S. Mizzi. J. Phys. D: Appl. Phys., 24 (11), 1974 (1974). DOI: 10.1088/0022-3727/24/11/011
- A.I. Saifutdinov. Plasma Sourc. Sci. Technol., 31 (9), 094008 (2022). DOI: 10.1088/1361-6595/ac89a7
- C. Lee, M.A. Lieberman. J. Vac. Sci. Technol. A, 13, 368 (1995)
- G.M. Grigorian, N.A. Dyatko, I.V. Kochetov. Plasma Phys. Rep., 41, 434 (2015). DOI: 10.1134/S1063780X15050049
- A.I. Saifutdinov, A.A. Saifutdinova, B.A. Timerkaev. Plasma Phys. Rep., 44 (3), 359 (2018). DOI: 10.1134/S1063780X18030066
- A.N. Kropotkin, D.G. Voloshina. Phys. Plasma, 053507 (2020). DOI: 10.1063/5.0003735
- Ю.П. Райзер. Физика газового разряда (Наука, М., 1992), 2-е изд., 537 c
- D.R. Shibanov, D.V. Lopaev, S.M. Zyryanov, A.I. Zotovich, K.I. Maslakov, A.T. Rakhimov. J. Appl. Phys., 134 (2023). DOI: 10.1063/5.0160531
- The Plasma Data Exchange Project (LXCat URL: https://nl.lxcat.net/home/ (дата обращения: 08.02.2025))
- T.V. Rakhimova, O.V. Braginsky V.V. Ivanov, A.S. Kovalev, D.V. Lopaev, Yu.A. Mankelevich. IEEE Transactions on Plasma Sci., 35 (5), 1229 (2007). DOI: 10.1109/TPS.2007.905201
- С. Bundesmann, Н. Neumann. J. Appl. Phys., 124 (23), 231102 (2028). DOI: 10.1063/1.5054046
© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук